JP6969157B2 - 三次元形状データの編集装置、及び三次元形状データの編集プログラム - Google Patents

Description

本発明は、三次元形状データの編集装置、及び三次元形状データの編集プログラムに関する。

特許文献１には、三次元形状を図形表示させる三次元形状表示装置において、三次元形状を二次元平面に平行投影した形状を表示する形状表示部と、前記形状表示部で表示された形状と共に、計測基準となる尺度線分を表示する尺度線分表示部とを備え、表示された前記尺度線分と前記二次元平面に平行投影された形状とを比較することによって大きさを簡易的に計測できるようにしたことを特徴とする三次元形状表示装置が開示されている。

特許文献２には、境界表現方式で形状表現され且つテクスチャの付与された複数の３次元データを１つの３次元データに合成する方法であって、前記複数の３次元データを、境界表現方式の形状表現から、ボリュームを構成する複数のボクセルの特徴量を用いたボリューム方式の形状表現に変換し、その際に前記ボクセルの特徴量に前記テクスチャの属性を付与し、前記ボクセルの特徴量を混合することによって前記複数の３次元データを統合し、統合された３次元データを境界表現方式の形状表現に逆変換する、ことを特徴とする３次元データの合成方法が開示されている。

特許文献３には、大きさの異なるボクセルが含まれる撮影画像のスライスデータを積み重ねて、撮影対象の３次元モデルを形成する方法であって、以下の工程：
(a)撮影画像のスライスデータを、一つの領域内に所定個数のピクセルが含まれるように複数の領域に分割する工程、
(b)分割された１つの領域内に含まれるピクセルが、すべて同じ特徴を有する組織又は物質を表すときは、当該ピクセル同士を結合して１つのボクセルデータに置換する工程、
(c)分割された１つの領域内に、異なる特徴を有する組織又は物質を表すピクセルが含まれるときは、当該１つの領域内のピクセルデータを混合ボクセルデータとして定義する工程、
(d)前記工程(b)及び工程(c)を繰り返して、置換されたボクセルデータ及び混合ボクセルデータを含むスライスデータを取得する工程、並びに
(e) 前記工程(d)により取得された複数のスライスデータを多段階に積み重ねる工程、
を含む前記方法が開示されている。

特開２００４−１０２９７９号公報 特開２００１−８４３９５号公報 特開２０１２−８８７７１号公報

本発明は、複雑な形状を有する三次元形状であっても、三次元形状を構成する少なくとも一部の三次元範囲に対して属性を設定する場合と比較して、簡単な操作で異なる複数の属性の分布パターンを範囲内にまとめて設定することができる三次元形状データの編集装置、及び三次元形状データの編集プログラムを提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、請求項１に記載の三次元形状データの編集装置の発明は、三次元形状を構成する三次元形状データ上に第１特徴点を少なくとも１つ設定する第１設定部と、前記第１設定部により設定された前記第１特徴点に対応する、予め定めた分布パターン上の第２特徴点を少なくとも１つ設定する第２設定部と、前記第１設定部により設定された前記第１特徴点と、前記第２設定部により設定された前記第２特徴点とが対応するように、前記三次元形状の少なくとも一部を構成する三次元範囲に、前記分布パターンに従って属性を付与する付与部と、を備え、前記分布パターンは、少なくとも２種類以上の異なる属性の分布と前記属性を付与する位置との関係を表す関数である。

請求項２に記載の発明は、前記第１設定部は、前記三次元形状データ上に複数の前記第１特徴点を設定し、前記第２設定部は、前記複数の第１特徴点に対応する、前記三次元形状データ上の複数の前記第２特徴点を設定する。

請求項３に記載の発明は、前記付与部は、前記分布パターンに基づいて、前記複数の第１特徴点を含む経路上の前記三次元範囲に属性を付与する。

請求項４に記載の発明は、前記付与部は、前記分布パターンのパラメータを変更する処理、前記分布パターン上の前記第２特徴点の位置を変更する処理、及び、前記分布パターン上の前記第２特徴点の位置に対応する前記三次元形状データ上の前記第１特徴点の位置を変更する処理の少なくとも１つの処理を行って前記属性を付与する。

請求項５に記載の発明は、前記属性の種類が３種類以上である。

請求項６に記載の発明は、前記属性の種類は、色、強度、材料、及び質感の少なくとも１つを含む。

請求項７に記載の発明は、前記三次元形状は複数のボクセルで構成され、前記付与部は、前記第１設定部により設定された前記第１特徴点と、前記第２設定部により設定された前記第２特徴点とが対応するように、前記三次元形状の少なくとも一部を構成する前記複数のボクセルに、前記分布パターンに従って属性を付与する。

請求項８に記載の発明は、前記三次元形状は複数のボクセルで構成され、前記第１設定部は、前記複数のボクセルで構成される前記三次元形状データ上に、前記第１特徴点を少なくとも１つ設定し、前記三次元形状を構成する複数のボクセルのうちの少なくとも１つを前記第１特徴点とみなして設定する。

請求項９に記載の発明は、前記付与部は、複数のボクセルで構成されていない前記三次元形状データのうち、前記属性を付与すべき一部分又は全部分をボクセル化し、前記三次元形状データの少なくとも一部を構成する前記複数のボクセルに前記属性を付与する。
請求項１０記載の発明は、前記分布パターンは、同じ属性のボクセルが予め定めた閾値以上連続しない分布パターンである。

請求項１１に記載の三次元形状データの編集プログラムの発明は、コンピュータを、請求項１〜請求項１０の何れか１項に記載の三次元形状データの編集装置の各部として機能させる

請求項１及び請求項１１に記載の発明によれば、複雑な形状を有する三次元形状であっても、三次元形状を構成する少なくとも一部の三次元範囲に対して属性を設定する場合と比較して、簡単な操作で異なる複数の属性の分布パターンを範囲内にまとめて設定することができる、という効果を有する。

請求項２に記載の発明によれば、三次元形状データ上に１つの第１特徴点を設定する場合と比較して、三次元形状を構成する少なくとも一部の三次元範囲に付与する異なる複数の属性の分布パターンを、より精度良く設定することができる、という効果を有する。

請求項３に記載の発明によれば、三次元形状データ上に複数の第１特徴点を含む経路を考慮せずに、三次元形状を構成する少なくとも一部の三次元範囲に対して属性を付与する場合と比較して、三次元形状を構成する三次元範囲に付与する属性の分布パターンと、三次元範囲内の三次元形状との位置関係を、より精度良く設定することができる、という効果を有する。

請求項４に記載の発明によれば、三次元形状を構成する少なくとも一部の三次元範囲に付与する属性の分布パターンのパラメータを変更する処理、分布パターン上の第２特徴点の位置を変更する処理、及び、分布パターン上の第２特徴点の位置に対応する三次元形状データ上の第１特徴点の位置を変更する処理の何れも行わずに、三次元形状を構成する少なくとも一部の三次元範囲に対して属性を付与する場合と比較して、より簡単な操作で、三次元形状を構成する三次元範囲に付与する属性の分布パターンを調整することができる、という効果を有する。

請求項５に記載の発明によれば、属性の属性値の種類が２種類以下である場合と比較して、三次元形状を構成する少なくとも一部の三次元範囲に付与する属性の分布パターンをより精密に設定することができる、という効果を有する。

請求項６に記載の発明によれば、前記属性の種類は、色、強度、材料、及び質感の少なくとも１つを、属性として、三次元形状を構成する少なくとも一部の三次元範囲に付与することができる、という効果を有する。

請求項７に記載の発明によれば、三次元形状を複数のボクセルで構成しない場合と比較して、三次元範囲に付与する異なる複数の属性の分布パターンを、ボクセルの配置でより正確に表すことができる、という効果を有する。

請求項８に記載の発明によれば、三次元形状データ上に設定される第１特徴点を、三次元形状データを構成する複数のボクセルのうちの少なくとも１つとみなさない場合と比較して、三次元範囲に付与する異なる複数の属性の分布パターンを、三次元形状を構成するボクセルのみの情報で表すことができる、という効果を有する。

請求項９に記載の発明によれば、複数のボクセルで構成されていない三次元形状データについても、三次元形状を構成するボクセルに属性を付与することができる、という効果を有する。

編集装置の構成例を示す図である。 三次元形状の一例を示す図である。 三次元形状の別例を示す図である。 第１実施形態に係る三次元形状データの編集処理の流れの一例を示すフローチャートである。 三次元形状の一例を示す図である。 三次元形状上の特徴点の一例を示す図である。 三次元形状を形成する材料の分布パターンの一例を示す図である。 三次元形状を形成する材料の分布パターンの別例を示す図である。 三次元形状を形成する材料の分布パターンの別例を示す図である。 三次元形状を形成する材料の分布パターン（シグモイド関数）を示す図である。 三次元形状に材料の分布パターンが適用された状態の一例を示す図である。 三次元形状に混合割合に応じて各材料を混合させる場合の混合方法の一例を示す図である。 三次元形状に混合割合に応じて各材料を混合させる場合の混合方法の別例を示す図である。 三次元形状上の特徴点の別例を示す図である。 三次元形状を形成する材料の分布パターン（シグモイド関数）の別例を示す図である。 三次元形状を３種類以上の材料で形成する場合の各材料の分布パターンの一例を示す図である。 三次元形状を３種類以上の材料で形成する場合の各材料の分布パターンの別例を示す図である。 三次元形状を３種類以上の材料で形成する場合の各材料の分布パターンの別例を示す図である。 眼鏡の三次元形状の一例を示す上面図である。 図１８Ａに示す眼鏡の三次元形状の拡大上面図である。

以下、図面を参照して、本発明を実施するための形態例を詳細に説明する。

まず、図１を参照して、本実施形態に係る三次元形状データの編集装置１０の構成について説明する。

編集装置１０は、例えばパーソナルコンピュータ等で構成され、コントローラ１２を備える。コントローラ１２は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）１２Ａ、ＲＯＭ（Read Only Memory）１２Ｂ、ＲＡＭ（Random Access Memory）１２Ｃ、不揮発性メモリ１２Ｄ、及び入出力インターフェース（Ｉ／Ｏ）１２Ｅを備える。そして、ＣＰＵ１２Ａ、ＲＯＭ１２Ｂ、ＲＡＭ１２Ｃ、不揮発性メモリ１２Ｄ、及びＩ／Ｏ１２Ｅがバス１２Ｆを介して各々接続されている。

また、Ｉ／Ｏ１２Ｅには、操作部１４、表示部１６、通信部１８、及び記憶部２０が接続されている。なお、ＣＰＵ１２Ａは第１設定部、第２設定部、及び付与部の一例である。

操作部１４は、編集装置１０のユーザから指示を受け付ける、例えばマウス、キーボード、及びタッチパネル等の入力デバイスを含んで構成される。

表示部１６は、例えば液晶ディスプレイ及び有機ＥＬ（Electro Luminescence）ディスプレイ等の表示デバイスを含んで構成される。

通信部１８は、例えばインターネット及びＬＡＮ(Local Area Network)といった通信回線に接続され、通信回線に接続されたパーソナルコンピュータ等の外部装置とデータ通信を行うためのインターフェースを有する。

記憶部２０は、ハードディスク等の不揮発性の記憶装置を含み、編集装置１０で生成された三次元形状データ等を記憶する。

図２Ａ及び図２Ｂは、三次元形状データによって表される三次元形状３２の一例を示す図である。図２Ａ及び図２Ｂに示すように、編集装置１０は、三次元形状３２をＸ軸、Ｙ軸、及びＺ軸によって表されるＸＹＺ座標（以降、「三次元座標空間」という）を用いて表す。なお、図２Ａは、三次元形状３２をボクセルで表示した画像であり、図２Ｂは、三次元形状３２をメッシュで表した画像である。

ここで、ボクセル３４とは、三次元形状３２の基本要素であり、例えば直方体が用いられるが、直方体に限らず、球、円柱等を用いてもよい。三次元形状３２をボクセル３４で表現した場合には、ボクセル３４を積み上げることで所望の三次元形状３２が表現される。また、三次元形状３２をボクセル３４で表現した場合には、各ボクセル３４には、例えば色、材料、強度、硬度、材質、質感、導電率、熱伝導率等のボクセル３４の性質を表す属性が指定されており、ボクセル３４の有無及びボクセル３４の属性によって、三次元形状３２の色、材質等が表現される。

ここで、「材質」とは、樹脂、金属、ゴム等の材料のジャンルを表す情報、ＡＢＳ、ＰＬＡ等の材料名を表す情報、市販されている材料の商品名、商品番号等を表す情報、ＩＳＯ、ＪＩＳ等の規格で定められている材料名、略称、番号等の材料を表す情報、熱伝導率、導電率、磁性等の材料特性を表す情報の少なくとも１つの情報を含む。

また、「質感」とは、三次元形状データの反射率、透過率、光沢、表面性状等の色だけではない見た目やさわり心地を表す属性を表す。

なお、属性には、周期、数式、及び他の三次元形状データの少なくとも１つの情報を用いて設定される分布パターンを含む。分布パターンとは、一定周期の繰り返し、グラデーション、数式で表される傾き、極点等による表現、他の三次元形状データ等に従って三次元形状データの色、材質、質感等を連続的に変更すること、三次元形状データの指示された範囲を指示された形状で充填すること又は連続的に変更すること、の少なくとも１つを含む。

上述したように、三次元形状３２はボクセル３４の集合によって表されるが、具体的には、例えば三次元座標空間におけるＸ、Ｙ、Ｚの座標の要素値によって表される。三次元座標空間における座標を（Ｘ、Ｙ、Ｚ）で表せば、座標（Ｘ、Ｙ、Ｚ）にボクセル３４が存在する場合は「（Ｘ、Ｙ、Ｚ）＝１」とする。一方、座標（Ｘ、Ｙ、Ｚ）にボクセル３４が存在しない場合は「（Ｘ、Ｙ、Ｚ）＝０」とすることで、三次元形状３２が表される。すなわち、三次元形状データは、ボクセル３４の有無を示す座標（Ｘ、Ｙ、Ｚ）の要素値と、要素値が“１”のボクセル３４に対応付けられた属性とを含む。

なお、三次元形状３２は、必ずしも三次元座標空間における座標（Ｘ、Ｙ、Ｚ）によって表される必要はなく、例えば座標（Ｘ、Ｙ、Ｚ）に一意に対応付けたインデックス番号で表してもよい。この場合、例えばインデックス番号に対応付けられた値が“１”であれば、インデックス番号で表される位置にボクセル３４が存在することを表す。

また、三次元形状３２の形状に制約はなく、三次元形状データを用いて表現される形状であれば、どのような形状であってもよい。

次に、三次元形状３２を表す三次元形状データの編集処理の作用について説明する。

図３は、編集装置１０で行われる三次元形状データの編集処理の流れの一例を示すフローチャートである。三次元形状データの編集処理を規定する編集プログラムはＲＯＭ１２Ｂに予め記憶されており、例えばユーザから三次元形状３２の編集開始指示を受け付けると、ＣＰＵ１２Ａが編集プログラムをＲＯＭ１２Ｂから読み出して実行する。

ステップＳ１０１では、ＣＰＵ１２Ａは、編集対象とする三次元形状が表示部１６に表示されるように制御する。ここでは、一例として図４に示すように、本実施形態では、板状の三次元形状４０を、編集対象とする三次元形状とした場合について説明する。

次のステップＳ１０３では、ＣＰＵ１２Ａは、操作部１４を用いて、表示部１６に表示されている三次元形状４０上における少なくとも１つの第１特徴点が入力されたか否かを判定する。なお、本ステップで入力される第１特徴点は、三次元形状を構成する三次元の点の何れかを使用しても良いし、第１特徴点を表すための新たな三次元の点を、三次元空間上の任意の位置に追加しても良い。第１特徴点は、必ずしも三次元形状４０の内部にある必要はなく、三次元形状４０の外側に定義されても良い。三次元形状４０が複数のボクセルで構成される場合、少なくとも１つのボクセルを第１特徴点とみなしても良い。

一例として図５に示すように、本実施形態では、三次元形状４０上の両端の２点が各々始点及び終点とされる第１特徴点４２、４４が選択された場合について説明する。

次のステップＳ１０５では、ＣＰＵ１２Ａは、表示部１６に表示されている三次元形状４０に適用させる分布パターンが選択されたか否かを判定する。

なお、本実施形態では、複数の分布パターンを示す情報が予め記憶部２０に記憶されていて、本ステップにおいて、複数の分布パターンの各々を表示部１６に選択可能に表示させる。ユーザは、操作部１４を介して、表示部１６に表示されている複数の分布パターンから何れか１つの分布パターンを選択する。そして、ＣＰＵ１２Ａは、ユーザにより選択された分布パターンを示す情報を取得する。

分布パターンは、少なくとも２種類以上の異なる属性の分布を、周波数、波長、周期、振幅等のパラメータ、又は、数式等に基づいて表したものである。代表的な分布パターン以外にも、ユーザが定義する任意のパターンを用いても良い。また、三次元形状が複数のボクセルで構成される場合、異なる属性が設定されたボクセルの配置によって分布パターンを定義しても良い。この場合、ボクセルの配置によって定義された分布パターンを使用する場合には、分布パターンの記憶用の三次元データとして、複数のボクセルで構成される分布パターンを記憶し、記憶した分布パターンを使用しても良い。

代表的な分布パターンとしては、一例として図６及び図７に示すように、一次関数４６、シグモイド関数４８、ガウシアン５０、ｓｉｎ（サイン）関数５２、フラクタル５４等が挙げられる。あるいは、一例として図８に示すように、ユーザにより操作部１４を介して指定された分布パターン５６を用いても良い。

本実施形態では、一例として図９に示すように、シグモイド関数４８が選択された場合について説明する。

ステップＳ１０５で分布パターンが選択されたと判定した場合（Ｓ１０５，Ｙ）は、ステップＳ１０７に移行する。また、ステップＳ１０５で分布パターンが選択されていないと判定した場合（Ｓ１０５，Ｎ）は、分布パターンが選択されるまで本ステップを繰り返し行う。

ステップＳ１０７では、ＣＰＵ１２Ａは、選択された分布パターン上に、三次元形状４０上の第１特徴点４２、４４に対応する、分布パターン上の第２特徴点が設定されたか否かを判定する。本実施形態では、一例として図９に示すように、選択された分布パターンであるシグモイド関数４８上に、三次元形状４０の第１特徴点４２、４４にそれぞれ対応する第２特徴点４２Ａ、４４Ａが設定される。

本実施形態では、ユーザが操作部１４を用いて分布パターン上において各々の第２特徴点４２Ａ、４４Ａを設定する場合について説明するが、これに限らない。第２特徴点４２Ａ、４４Ａの設定方法としては、ＣＰＵ１２Ａが、分布パターン上において各々の特徴点４２Ａ、４４Ａの位置、距離等が、三次元形状４０の特徴点４２、４４の位置、距離等に対応する位置、距離等となるように設定するようにしても良い。

ステップＳ１０７で第２特徴点４２Ａ、４４Ａが設定されたと判定した場合（Ｓ１０７，Ｙ）は、ステップＳ１０９に移行する。また、ステップＳ１０７で第２特徴点４２Ａ、４４Ａが設定されていないと判定した場合（Ｓ１０７，Ｎ）は、第２特徴点４２Ａ、４４Ａが設定されるまで本ステップを繰り返し行う。

ステップＳ１０９では、ＣＰＵ１２Ａは、分布パターンにおける各々の材料が選択されたか否かを判定する。本実施形態では、一例として図９に示す材料Ａ、Ｂの混合割合を表す分布パターンにおける、各々の材料Ａ、及び材料Ｂが選択される。

なお、本実施形態では、複数の材料を示す情報が予め記憶部２０に記憶されていて、本ステップにおいて、複数の材料の各々を表示部１６に選択可能に表示させる。ユーザは、操作部１４を介して、表示部１６に表示されている複数の材料から、材料Ａ及び材料Ｂを選択する。そして、ＣＰＵ１２Ａは、ユーザにより選択された材料Ａ及び材料Ｂを示す情報を取得する。

また、本実施形態では、ユーザにより材料が選択される場合について説明するが、これに限らない。例えば、ユーザにより、三次元位置情報に付与される色、材料、強度、硬度、材質、質感、導電率、熱伝導率等の少なくとも１つが選択されるようにしても良い。

ステップＳ１０９で材料が選択されたと判定した場合（Ｓ１０９，Ｙ）は、ステップＳ１１１に移行する。また、ステップＳ１０９で材料が選択されていないと判定した場合（Ｓ１０９，Ｎ）は、材料が選択されるまで本ステップを繰り返し行う。

ステップＳ１１１では、ＣＰＵ１２Ａは、入力された第１特徴点４２、４４、設定された第２特徴点４２Ａ、４４Ａ、選択された分布パターン、及び選択された材料に応じて、三次元形状４０に含まれる一部の三次元範囲に属性を付与する。この際、分布パターンのパラメータを変更する処理、分布パターン上の第２特徴点４２Ａ、４４Ａの位置を変更する処理、及び、分布パターン上の第２特徴点４２Ａ、４４Ａの位置に対応する三次元形状４０上の第１特徴点４２、４４の位置を変える処理の少なくとも１つの処理を行って、三次元範囲に付与された属性の分布パターンを変更する。

ここでいう三次元範囲とは、三次元形状４０に含まれる限定された領域であり、属性を付与すべき三次元的な範囲である。例えば、ウサギの三次元形状を例に挙げると、ウサギの三次元形状のうち、耳の付け根から、耳先の２ｃｍ手前まで、かつ耳の前側の表面から耳の後ろ側の表面の５ｍｍ手前まで、といった三次元的な範囲である。

三次元形状が複数のボクセルで構成されている場合、ステップＳ１１１では、ＣＰＵ１２Ａは、入力された第１特徴点４２、４４、設定された第２特徴点４２Ａ、４４Ａ、選択された分布パターン、及び選択された材料に応じて、三次元形状４０に含まれる各々のボクセル３４に属性を付与する。この際、分布パターンのパラメータを変更する処理、分布パターン上の第２特徴点４２Ａ、４４Ａの位置を変更する処理、及び、分布パターン上の第２特徴点４２Ａ、４４Ａの位置に対応する三次元形状４０上の第１特徴点４２、４４の位置を変える処理の少なくとも１つの処理を行って、各々のボクセル３４に属性を付与する。

また、本実施形態では、三次元形状４０上の第１特徴点４２、４４と、分布パターン上の第２特徴点４２Ａ、４４Ａとが対応するように、複数の第１特徴点４２、４４を含む経路Ｒに沿ったボクセル３４に属性を付与する。三次元形状４０が複数のボクセルで構成されている場合、三次元形状４０上の第１特徴点４２、４４と、分布パターン上の第２特徴点４２Ａ、４４Ａとが対応するように、複数の第１特徴点４２、４４を含む経路Ｒ上のボクセルに属性を付与する。

ここで、三次元形状４０を構成する少なくとも一部の三次元範囲に分布パターンを適用する場合、第1特徴点４２、４４を含む経路上で材料1が増加、または減少するパターンに応じて、奥行方向へ設定される材料１の深さも同一の分布パターンが適用されることとしてもよい。または、奥行方向への分布パターンを別途指定しても良いし、奥行方向への別の分布パターンを指定したうえで、奥行方向への分布パターン上の第2特徴点を別途指定しても良い。

また、適用される分布パターンは、三次元形状の属性の分布を定めるものであることから、三次元形状データ内にのみ設定され、三次元形状の表面を境界として、三次元形状の外側には属性が設定されないよう制御することが望ましい。つまり、三次元形状４０の外側に第１特徴点４２、４４が設定された場合、第１特徴点４２、４４を含む経路Ｒ上の分布パターンの内、三次元形状４０の内側に相当する部分の分布パターンのみを三次元形状４０に属性として設定すれば良い。ただし、三次元形状４０の外側に属性を設定することを制限するものではない。

次のステップＳ１１３では、ＣＰＵ１２Ａは、表示部１６に表示されている三次元形状４０に、更新された属性情報を反映させて表示させる。一例として図１０に示すように、三次元形状４０上に、分布パターンに応じた各々の材料の分布が重ねて表示される。

この際、一例として図９に示すように、シグモイド関数４８における各座標（ｘ１，ｙ１）のうちのｘ１の値に基づき、経路上の位置が決定され、ｙ１の値に基づき、材料Ａと材料Ｂとの混合割合が決定される。

また、三次元形状が複数のボクセルで構成されている場合、三次元形状４０に対して複数の材料の混合を正確に表現する方法としては、下記（Ａ）及び（Ｂ）の２種類の方法が挙げられる。
（Ａ）各ボクセル３４に、材料の混合割合を指定する。一例として図１１に示すように、１個のボクセル３４に対して、例えば材料Ａを８０％で指定し、材料Ｂを２０％で指定する。

（Ｂ）三次元形状４０内の予め定めた領域内に含まれる複数のボクセル３４に対して、材料の割合に応じた数のボクセル３４に、各材料を割り当てる。一例として図１２に示すように、材料Ａを約８０％とし、材料Ｂを約２０％としたい場合には、約一辺が３個のボクセル３４からなる立方体に含まれる２７個のボクセル３４のうち、例えば２２個のボクセル３４の材料を材料Ａとし、５個のボクセル３４の材料を材料Ｂとする。

ステップＳ１１５では、ＣＰＵ１２Ａは、操作部１４を介して終了を指示するための情報が入力されたか否かによって、編集が終了したか否かを判定する。ステップＳ１１５で編集が終了したと判定した場合（Ｓ１１５，Ｙ）は、本編集処理のプログラムの実行を終了する。また、ステップＳ１１５で編集が終了していないと判定した場合（Ｓ１１５，Ｎ）はステップＳ１０３に戻って、再びステップＳ１０３乃至Ｓ１１５の処理を行う。

このように編集装置１０は、三次元形状４０を構成した三次元形状データ上に第１特徴点を少なくとも１つ設定し、設定された第１特徴点に対応する、予め定めた分布パターン上の第２特徴点を少なくとも１つ設定する。また、編集装置１０は、設定された第１特徴点４２、４４と、設定された第２特徴点４２Ａ、４４Ａとが対応するように、三次元形状４０の少なくとも一部を構成する三次元範囲に、分布パターンに従って属性を付与する。

なお、本実施形態では、三次元形状４０に対して２点の第１特徴点４２、４４が入力された場合について説明したが、これに限らない。一例として図１３に示すように、三次元形状４０上の極点を表す１つの第１特徴点６０が入力されると共に、一例として図１４に示すように、シグモイド関数４８が選択され、三次元形状４０上の第１特徴点６０に対応する、シグモイド関数４８上の第２特徴点６０Ａが設定されたとする。この場合には、シグモイド関数４８における始点及び終点、又は、シグモイド関数４８における傾きが予め設定されていれば、三次元形状４０における材料の分布パターンが特定される。

また、本実施形態では、軸の上端に近付くほど材料Ａの混合割合が増え、軸の下端に近付くほど材料Ｂの混合割合が増える分布パターンを用いる場合について説明したが、これに限らない。例えば、１つの軸上のプラス方向が材料Ａの混合割合を表し、マイナス方向を材料Ｂの混合割合を表し、軸の途中（ここでは、原点）で材料が切り替わるようにしても良い。

あるいは、一例として図１５に示すように、＋２０から＋５０までの範囲内が材料Ａを表し、−２０から＋２０までの範囲内が材料Ｂを表し、１つの軸上の−５０から−２０までの範囲内が材料Ｃを表し、各々の範囲の境界で材料が切り替わるようにしても良い。

また、例えば、分布パターン上における始点、終点、及び極点を予め設定しておくことで、三次元形状４０上における始点、終点、及び極点の少なくとも１つを入力することで、分布パターン上に予め設定された始点、終点、及び極点から、分布パターン上の第２特徴点が設定される。また、分布パターン上の第２特徴点を設定するのに併せて、分布パターンの傾き、切片等のパラメータを設定しても良い。

また、本実施形態では、三次元形状４０が２種類の材料で形成されるように分布パターンを編集する場合について説明したが、これに限らず、３種類以上の材料で形成されるような分布パターンを編集しても良い。

例えば、材料Ａ、材料Ｂ、及び材料Ｃを混合させる場合には、一例として図１６に示すように、材料Ａ及び材料Ｂの混合割合を表す分布パターン６２と、材料Ａ及び材料Ｃの混合割合を表す分布パターン６４とを用いることにより、材料Ａ、材料Ｂ、及び材料Ｃの各々の混合割合が求められる。

例えば、分布パターン６２により材料Ａが１００％で材料Ｂが０％となり、分布パターン６４により、材料Ａが１００％で材料Ｃが０％となった場合には、合計で材料Ａが２００％となり、材料Ｂが０％となり、材料Ｃが０％となる。

この際、材料Ａの合計の割合ＲＡ、材料Ｂの合計の割合ＲＢ、材料Ｃの合計の割合ＲＣとした場合の材料Ａの全体に占める材料Ａの割合ＲＡ_{＿ＴＯＴＡＬ}は、下記（１）式で混合割合が求められる。
（数１）
ＲＡ_{＿ＴＯＴＡＬ}＝ＲＡ／（ＲＡ＋ＲＢ＋ＲＣ）

例えば、材料Ａが８０％となり、材料Ｂが２０％となり、材料Ｃが１００％となった場合には、材料Ａの全体に占める材料Ａの割合ＲＡ_{＿ＴＯＴＡＬ}は、８０／（８０＋２０＋１００）＝４０％となる。

なお、３種類以上の材料を混合する場合に各材料の混合割合には、複数の材料を各々異なる軸で表した分布パターンを定義しても良い。例えば、３種類の材料を三次元の直交座標又は極座標の３軸で表す、１つの軸を部分毎に複数の領域に分け、各領域を各々異なる材料の軸とする等、が挙げられる。

また、３種類以上の材料を混合する場合に各材料の混合割合を表す分布パターンを、複数種類の分布パターンで表しても良い。一例として図１７に示すように、４種類の材料Ａ、材料Ｂ、材料Ｃ、及び材料Ｄの各々の混合割合を表す際、材料Ａ及び材料Ｂの混合割合を表す分布パターン６６がシグモイド関数であり、材料Ａ及び材料Ｃの混合割合を表す分布パターン６８が一次関数（グラデーション）であり、材料Ａ及び材料Ｄの混合割合を表す分布パターン６９がガウス分布であっても良い。例えば、材料Ａ及び材料Ｄの分布パターンをガウス分布としていることにより、経路Ｒに沿って材料Ａの混合割合が徐々に増えた後、徐々に減る。一方、材料Ａ及び材料Ｃの分布パターンを、傾きが正の一次関数としていることにより、経路Ｒに沿って材料Ａの混合割合が徐々に増えていく。このように、３種類以上の材料の混合割合を示す分布パターンを、複数種類の分布パターンを組み合わせることにより作成しても良い。

また、３種類の材料Ｃ、材料Ｄ、及び材料Ｅを混合させる場合には、三次元形状４０上の位置を表す軸と、材料Ｃ及び材料Ｄの混合割合を表す軸と、材料Ｃ及び材料Ｅの混合割合を表す軸とを有する三次元空間上で表された分布パターンを用いても良い。

また、本実施形態では、混合させる材料の組み合わせを考慮せずに、複数の材料を混合する場合について説明したが、これに限らない。例えば、隣接させた場合に相互に乖離してしまう材料同士を組み合わせて混合することを禁止しても良い。

また、三次元形状４０が複数のボクセルで構成されている場合、三次元形状４０を構成する各々のボクセル３４のうち、同じ材料のボクセル３４が予め定めた閾値以上連続しないようにして分布パターンを作成したり、各々の材料が異方性を持たないように分布パターンを作成したりすることにより、三次元形状４０に意図しない模様が発生することが抑制される。

また、属性の付与対象とする三次元形状が複数のボクセル３４で構成されていない場合であって、異なる複数の属性の分布パターンを正確に表現したい場合には、三次元形状のうち、属性を付与すべき一部分又は全部分をボクセル化し、三次元形状データの少なくとも一部を構成する複数のボクセル３４に属性を付与すると良い。

以上のように、太い細い、厚い薄い、鋭角鈍角、曲りうねり等が含まれる複雑な形状を有する三次元形状４０であっても、三次元形状４０を構成する複数のボクセル３４毎に属性を付与する場合と比較して、複数のボクセル３４に対して色、材料等の属性が簡単な操作で付与される。ボクセルで表された三次元形状４０は、メッシュで表された三次元形状とは異なり、混合割合が異なる範囲の界面を明確に区切る必要がなく、ボクセル３４単位で徐々に混合割合が変化していく分布が作成される。

また、三次元範囲に付与する異なる複数の属性の分布パターンが、ボクセル３４の配置によってより正確に表される。また、三次元範囲に付与する異なる複数の属性の分布パターンが、三次元形状を構成するボクセルのみの情報で表される。

図１８Ａに、眼鏡の縁部の三次元形状７０の一例を示す上面図を示した。また、図１８Ｂに、図１８Ａに示す三次元形状７０の拡大上面図を示した。図１８Ａ及び図１８Ｂに示すように、眼鏡の湾曲した縁部に２つの第１特徴点７２、７４を設定したとする。この場合には、縁部の湾曲形状に沿って第１特徴点７２と第１特徴点７４とを含む右回りの経路Ｒ２１と、左回りの経路Ｒ２２とが設定される属性は、同様の分布パターンとなるように設定される。経路Ｒ２１と経路Ｒ２２との距離が異なっていても、第１特徴点７２、７４間の相対的な分布パターンとして設定される。

以上、各実施形態を用いて本発明について説明したが、本発明は各実施形態に記載の範囲には限定されない。本発明の要旨を逸脱しない範囲で各実施形態に多様な変更または改良を加えることができ、当該変更または改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれる。

例えば、図３に示した三次元形状データの編集処理をＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）等のハードウエアで実現するようにしてもよい。この場合、ソフトウエアで実現する場合に比べて、処理の高速化が図られる。

また、各実施形態では、三次元形状データの編集プログラムがＲＯＭ１２Ｂにインストールされている形態を説明したが、これに限定されるものではない。本発明に係る編集プログラムを、コンピュータ読取可能な記憶媒体に記録した形態で提供してもよい。例えば、本発明に係る編集プログラムを、ＣＤ(Compact Disc)−ＲＯＭ及びＤＶＤ(Digital Versatile Disc)−ＲＯＭ等の光ディスクに記録した形態、若しくはＵＳＢ(Universal Serial Bus)メモリ及びメモリカード等の半導体メモリに記録した形態で提供してもよい。また、本発明に係る編集プログラムを、通信部１８に接続された通信回線を介して外部装置から取得するようにしてもよい。

また、図３に示すフローチャートにおける各ステップの順番は、上述した順番に限定されない。例えば、第２特徴点が設定された後に、第１特徴点を選択しても良く、分布パターンと属性とを選択してから、第１特徴点を選択しても良い。

１０・・・編集装置、１２・・・コントローラ、１２Ａ・・・ＣＰＵ、１２Ｂ・・・ＲＯＭ、１２Ｃ・・・ＲＡＭ、１２Ｄ・・・不揮発性メモリ、１４・・・操作部、１６・・・表示部、１８・・・通信部、２０・・・記憶部、３２、４０・・・三次元形状、３４・・・ボクセル、４２、４４・・・第１特徴点、４２Ａ、４４Ａ・・・第２特徴点、４６、４８、５０、５２、５４、５６、６２、６４、６６、６８、６９・・・分布パターン

Claims (11)

1. 三次元形状を構成する三次元形状データ上に第１特徴点を少なくとも１つ設定する第１設定部と、
   前記第１設定部により設定された前記第１特徴点に対応する、予め定めた分布パターン上の第２特徴点を少なくとも１つ設定する第２設定部と、
   前記第１設定部により設定された前記第１特徴点と、前記第２設定部により設定された前記第２特徴点とが対応するように、前記三次元形状の少なくとも一部を構成する三次元範囲に、前記分布パターンに従って属性を付与する付与部と、
   を備え、
   前記分布パターンは、少なくとも２種類以上の異なる属性の分布と前記属性を付与する位置との関係を表す関数である
   三次元形状データの編集装置。
2. 前記第１設定部は、前記三次元形状データ上に複数の前記第１特徴点を設定し、
   前記第２設定部は、前記複数の第１特徴点に対応する、前記三次元形状データ上の複数の前記第２特徴点を設定する
   請求項１記載の三次元形状データの編集装置。
3. 前記付与部は、前記分布パターンに基づいて、前記複数の第１特徴点を含む経路上の前記三次元範囲に属性を付与する
   請求項２記載の三次元形状データの編集装置。
4. 前記付与部は、前記分布パターンのパラメータを変更する処理、前記分布パターン上の前記第２特徴点の位置を変更する処理、及び、前記分布パターン上の前記第２特徴点の位置に対応する前記三次元形状データ上の前記第１特徴点の位置を変更する処理の少なくとも１つの処理を行って前記属性を付与する
   請求項１〜３の何れか１項記載の三次元形状データの編集装置。
5. 前記属性の種類が３種類以上である
   請求項１〜４の何れか１項記載の三次元形状データの編集装置。
6. 前記属性の種類は、色、強度、材料、及び質感の少なくとも１つを含む
   請求項１〜５の何れか１項記載の三次元形状データの編集装置。
7. 前記三次元形状は複数のボクセルで構成され、
   前記付与部は、前記第１設定部により設定された前記第１特徴点と、前記第２設定部により設定された前記第２特徴点とが対応するように、前記三次元形状の少なくとも一部を構成する前記複数のボクセルに、前記分布パターンに従って属性を付与する
   請求項１〜６の何れか１項記載の三次元形状データの編集装置。
8. 前記三次元形状は複数のボクセルで構成され、
   前記第１設定部は、前記複数のボクセルで構成される前記三次元形状データ上に、前記第１特徴点を少なくとも１つ設定し、前記三次元形状を構成する複数のボクセルのうちの少なくとも１つを前記第１特徴点とみなして設定する
   請求項１〜７の何れか１項記載の三次元形状データの編集装置。
9. 前記付与部は、複数のボクセルで構成されていない前記三次元形状データのうち、前記属性を付与すべき一部分又は全部分をボクセル化し、前記三次元形状データの少なくとも一部を構成する前記複数のボクセルに前記属性を付与する
   請求項１〜８の何れか１項記載の三次元形状データの編集装置。
10. 前記分布パターンは、同じ属性のボクセルが予め定めた閾値以上連続しない分布パターンである
    請求項７〜９の何れか１項記載の三次元形状データの編集装置。
11. コンピュータを、請求項１〜１０の何れか１項に記載の三次元形状データの編集装置の各部として機能させるための三次元形状データの編集プログラム。

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